三氧化鉬納米帶自組裝柔性薄膜超級電容器的制備及其性能研究

范金辰, 李 梁

(上海電力大學 環(huán)境與化學工程學院, 上海 200090)

近年來,隨著便攜式電子設備、可穿戴監(jiān)測器件、電子紡織品和移動式電子終端的發(fā)展,柔性、高能量密度儲存設備的需求逐漸增大。超級電容器彌補了電池和傳統(tǒng)電容器之間的差距,由于其功率密度高、充放電時間快、壽命長,以及工作溫度區(qū)間寬等優(yōu)點,已廣泛應用于眾多領域[1-4]。

良好的超級電容器電極材料必須具有高的比電容,氧化釕(RuO2)被視為最理想的電極材料之一[5],但高昂的成本限制了它的廣泛應用,因此一些過渡金屬元素氧化物進入了人們的視線,如Fe2O3,MnO2[6],NiOx[7],CoOx[8],MoOx[9]等引起了研究者越來越多的關注。其中,三氧化鉬(MoO3)作為成本低廉的過渡金屬氧化物,有著較高的電化學活性[10]。MoO3本身具有斜方晶系(α-MoO3)、單斜晶系(β-MoO3)和六方晶系(h-MoO3)3種晶型[11]。在這些多晶型物中,α-MoO3是最具有應用前景的,因為它在(020)、(040)和(060)方向上呈現(xiàn)各向異性的層狀結構。α-MoO3的理論比容量為1 117 mAh/g,這表明該材料具有廣泛的儲能應用潛力[12-13]。

本文采用水熱法一步制備合成了α-MoO3晶型的MoO3納米帶,使用真空抽濾得到了MoO3納米帶自組裝柔性薄膜。該自組裝薄膜顯示了良好的柔性和機械性能,可以彎曲或剪裁成任意形狀,并可在柔性全固態(tài)超級電容器上直接作為電極使用,組裝后的柔性超級電容器面積比電容可達32 mF/cm2,經2 000次循環(huán)后電容保持率為80%。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

實驗所采用的鉬粉(Mo)購自麥克林試劑有限公司,過氧化氫(H2O2)購自國藥集團試劑有限公司,聚乙烯醇(PVA)、氯化鋰(LiCl)均購自上海阿達瑪斯試劑有限公司?！?br>